WO2007051584A1 - Optisches kabel und verfahren zum herstellen eines optischen kabels - Google Patents

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WO2007051584A1
WO2007051584A1 PCT/EP2006/010431 EP2006010431W WO2007051584A1 WO 2007051584 A1 WO2007051584 A1 WO 2007051584A1 EP 2006010431 W EP2006010431 W EP 2006010431W WO 2007051584 A1 WO2007051584 A1 WO 2007051584A1
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optical
optical cable
sheath
mixture
cable according
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PCT/EP2006/010431
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Günter Wünsch
Rainer Kamps
Stefan Fruhnert
Original Assignee
Ccs Technology, Inc.
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/44—Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G02B6/4401—Optical cables
    • G02B6/4429—Means specially adapted for strengthening or protecting the cables
    • G02B6/4436—Heat resistant
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/44—Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G02B6/4479—Manufacturing methods of optical cables
    • G02B6/4486—Protective covering

Definitions

  • the invention relates to an optical cable and a method for producing an optical cable, wherein an optical transmission element is surrounded by a cable sheath.
  • An optical cable generally includes at least one optical transmission element that includes one or more optical fibers.
  • a loose tube optical cable a plurality of optical fibers are arranged as a bundle surrounded by a tubular protective sheath.
  • Within a cable core of the optical cable are several such loose tubes.
  • the cable core is formed of a plurality of optical fibers, each surrounded by a solid protective cover. The cable core is generally protected by a cable sheath in both cable types.
  • Thermoplastic materials are used for both the cable sheath and the tubular sheaths of the buffer tubes and the sheaths of the cores.
  • the fire behavior of such thermoplastic materials especially the sheath materials of optical cables, which are used as indoor cables in buildings, subject to high and complex test requirements. These are defined in terms of fire risk, fire development, fire expansion and the combustion products and residues resulting from the fire in strict standards and measurement methods.
  • mineral flame retardants are generally used.
  • the thermoplastic materials are enriched with mineral flame-retardant fillers.
  • Aluminum hydroxide and magnesium hydroxide represent by far the largest proportion of such mineral flame-retardant fillers.
  • the minerals mentioned belong to the active flame retardants. In a fire, the aluminum hydroxide or magnesium hydroxide releases water vapor, which dilutes the combustion gases. The enthalpy of evaporation removes heat from the system, which reduces the fire.
  • huntites such as magnesium carbonates or calcium carbonates
  • hydromagnesites such as calcium carbonates
  • Magnesiumhydroxycarbonates used. Such mineral fillers are nonflammable and serve to dilute the thermoplastic combustible materials.
  • filler In order to achieve a flame-retardant effect when using mineral fillers, a very high proportion of filler is necessary for these fillers. To meet the high fire requirements, for example, mass fractions of 50% to 60% filler must be present in the thermoplastic materials. The higher the mass fraction of the filler in a polymeric material, the harder the thermoplastic materials become. When using highly filled polymers, the mechanical properties of the polymer material, such as melt index, impact strength, elongation at break and general processability, are adversely affected.
  • the object with respect to the optical cable is achieved by an optical cable having at least one optical transmission element, which comprises at least one optical waveguide, and with a sheath, which surrounds the optical transmission element.
  • the shell comprises a shell material containing a polymer and a dry water glass, the mass fraction of the dry water glass being between 20% and 40% of the total mass of the shell material.
  • the dry water glass contains sodium silicate.
  • the sodium silicate may have a molar mass ratio of SiO 2 : Na 2 O of 3.0: 3.2.
  • the sodium silicate may also have a molar mass ratio of SiO 2 : Na 2 O of 1.9: 2.1.
  • the dry water glass contains potassium silicate.
  • the potassium silicate preferably has a molar mass ratio of SiO 2 : K 2 O of 3.0: 3.3.
  • the polymer contains polyethylene, polypropylene, polybutylene terephthalate, polycarbonate, acrylic-butadiene-styrene copolymer, polyamide, polyvinyl chloride, polyurethane, ethylene tetrafluoroethylene or elastomers.
  • the shell material contains a mineral.
  • the shell material preferably contains aluminum hydroxide or magnesium hydroxide.
  • the wrapping material may also contain Huntite.
  • the shell material preferably contains magnesium carbonate or calcium carbonate.
  • the shell material may contain hydromagnesite.
  • the shell material may contain magnesium hydroxycarbonate.
  • the sheath of the optical cable is preferably formed as a cable sheath of the optical cable.
  • the at least one optical transmission element is designed as a loose tube, in which a plurality of optical waveguides are surrounded by a further shell, which contains the shell material.
  • the further sheath of the loose tube is surrounded by the cable sheath.
  • the at least one optical transmission element is designed as a solid core, in which exactly one optical waveguide is surrounded by a protective sheath which contains the sheath material.
  • the protective cover of the solid core is surrounded by the cable sheath.
  • the at least one optical transmission element may also be formed as a fiber ribbon, which comprises a plurality of optical waveguides.
  • the fiber ribbon is surrounded in this embodiment of the cable sheath.
  • the following is a method of manufacturing an optical cable.
  • the method provides for providing a mixture containing a polymer and a dry water glass, wherein a mass fraction of the dry water glass to a total mass of the mixture of between 20% and 40%. This mixture is heated. Furthermore, at least one optical transmission element is provided that contains at least one optical waveguide. The heated mixture is extruded around the at least one optical transmission element to form a cable sheath.
  • the mixture is provided by mixing a powder of the dry water glass with the polymer.
  • Another way to provide the mixture is to provide a carrier mixture by predispersing a powder of the dry water glass with another polymer, wherein the further polymer is less viscous than the polymer, and to mix the carrier mixture with the polymer.
  • sodium silicate or potassium silicate is used as dry water glass.
  • the sodium silicate with a molar mass ratio of SiO 2 : Na 2 O of 3.0: 3.2 or SiO 2 : Na 2 O of 1.9: 2.1 is preferably used in the process according to the invention.
  • Potassium silicate is preferably used with a molar mass ratio of SiO 2 : K 2 O of 3.0: 3.3.
  • the at least one optical transmission element is provided in the form of a loose tube.
  • a plurality of optical waveguides are arranged in a bundle.
  • the heated mixture is mixed around the reren optical fiber extruded to form a protective cover of the buffer tube.
  • the at least one optical transmission element is provided in the form of a solid core.
  • an optical waveguide is provided, around which the heated mixture is extruded to form a protective cover of the rigid core.
  • a further embodiment of the method provides that the provision of the at least one optical transmission element takes place by arranging a plurality of optical waveguides into a fiber ribbon.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a layer-stranded optical cable with loose tubes
  • FIG. 3 shows an embodiment of an optical cable used as a connection cable.
  • FIG. 4 shows an embodiment of an optical cable as a ribbon cable
  • FIG. 5 shows a device for producing an optical cable
  • FIG. 6 shows an apparatus for producing a mixture of an enveloping material.
  • FIG. 1 to 4 show cable constructions in which, in particular for the cable sheaths thermoplastic materials can be used with blended dry water glasses.
  • FIG. 1 shows a layer-stranded optical cable with loose tubes.
  • a cable core 100 has a strain relief element 1 around which a plurality of optical transmission elements 10 are arranged.
  • the optical transmission elements 10 are designed as loose tubes and comprise a plurality of optical waveguides 11, which are surrounded by a tubular protective cover 12.
  • the cable core 100 is protected by a cable sheath 300. ⁇
  • the cable sheath 300 contains a polymer in which dry water glasses are mixed.
  • a flame-retardant mixture of a polymer and a dry water glass can also be used for the sheaths 12 of the loose tubes.
  • the polymer used may be one of the following materials, such as PE (polyethylene), PP (polypropylene), PBT (polybutylene terephthalate), PC (polycarbonate), ABS (acyl-butadiene-styrene copolymer), PA (polyamide), PVC (polyvinyl chloride) , PU (polyurethane), ETFE (ethylene tetrafluoroethylene) and elastomers, or a combination thereof.
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PBT polybutylene terephthalate
  • PC polycarbonate
  • ABS acyl-butadiene-styrene copolymer
  • PA polyamide
  • PVC polyvinyl chloride
  • the sodium silicates preferably have a molar mass ratio of SiO 2 : Na 2 O of 3.0: 3.2 or SiO 2 : Na 2 O of 1.9: 2.1.
  • Potassium silicates are preferably used with a molar mass ratio of SiO 2 : K 2 O of 3.0: 3.3.
  • Cupanone type dry water glasses such as Cupanon TR, Cupanon DI and Cupanon POT are available, for example, from Silintechnik van Baerle & Co. GmbH, Woellner-Werke GmbH & Co. KG, Cognis Germany GmbH & Co. KG or PQ Germany GmbH.
  • the dry water glasses mentioned can be used easily in thermoplastic polymers.
  • the mass fraction of said silicates may be between 5% and 70% depending on the application, but is preferably between 20% and 40%.
  • the mechanical properties of the polymer in which the dry water glasses are mixed remain largely intact.
  • such a material mixture has particularly -brandhemmende properties.
  • mixtures of this kind soften the glass components at temperatures above 600 degrees Celsius and the salts increase their surface area.
  • the plastic components on the surface burn partially and begin to form a closed carbide or thermal protection layer with the glass layer.
  • the thermal protective layer dissolves gradually at about 900 degrees Celsius by a flow of the glass layer gradually. However, it is prevented by the carbide layer from flowing away.
  • the flame retardant according to the invention thus causes a stable carbonization, encrustation or glazing of the burned material. As a result, a buildup or spalling of the forming protective layer is avoided.
  • thermoplastic material is thereby protected from rapid thermal degradation.
  • the formation of combustible decomposition products is inhibited and the resulting water vapor displaces the oxygen and thus acts as a protective gas.
  • the fire spread can be reduced.
  • the dry water glasses can also be combined with conventional flame retardants, for example with mineral flame retardants.
  • Figure 2 shows an optical cable in which the cable core 100 comprises a plurality of optical transmission elements 20 which are formed as hard cores.
  • An optical waveguide 21 is surrounded by a protective cover 22.
  • the cable core 100 is protected by a cable sheath 300.
  • the inside of the cable sheath is separated from the cable core by a swelling fleece 200.
  • the nonwoven material swells and seals the filling compound-free cable core. Furthermore, the nonwoven material keeps the resulting high temperatures of the cable core when extruding the cable sheath.
  • such a mixture can also be for insert the protective cover 21 of the hard cores.
  • the mixture can be used in the above-mentioned embodiments.
  • FIG. 3 shows two cable ends of a connection cable.
  • the two cable ends are connected to one another via a web connection 500.
  • Each of the two cable ends contains in its interior a fixed core 20, which comprises an optical waveguide 21 and a protective cover 22.
  • a strain relief element 400 Between the hard core 20 and a cable sheath 300 is a strain relief element 400, which contains, for example aramid.
  • the cable sheath 300 but also the protective sheath 22 of the solid core contain the inventive fire-retardant mixture of a polymer and a dry water glass, in the above-mentioned embodiments.
  • Figure 4 shows an optical cable, which is designed as a ribbon cable.
  • Optical waveguides 31 are arranged side by side in a row and surrounded by a strain relief element 400.
  • a cable sheath 300 is extruded around the strain relief element.
  • the cable sheath comprises the mixture according to the invention of a polymer and a dry water glass which can be used in the abovementioned embodiments.
  • FIG. 5 shows an arrangement for producing the optical cable according to the invention with a bundled or rigid core.
  • the two extruders E1 and E2 are shown in FIG. 5, with which a protective sheath is extruded around the optical waveguides, or a cable sheath is extruded around the optical transmission elements.
  • a container Bl and a container B2 are connected to an extruder El and an extruder E2.
  • the two containers contain a mixture of a polymer P1 and a dry water glass T.
  • the dry water glasses used are sodium or potassium silicates, which are added to the polymer as a powder.
  • the mixing ratio is chosen so that the mass fraction of said silicates is between 5% and 70%, but preferably between 20% and 40% of the total mass of the mixture Gl.
  • the mixture G1 is heated in both containers, so that a polymer melt is formed in the containers B1 and B2.
  • a light waveguide 11 or an optical waveguide 21 is fed to the extruder El for producing a loose tube.
  • the extruder El When manufacturing a loose tube, several of the optical waveguides 11 are arranged in a bundle. Within the extruder El, a shell having the mixture Gl is extruded around the optical fiber bundle.
  • a protective sheath is extruded in the extruder El to the hard core 21, which contains the mixture Gl.
  • the loose tube 10 or the solid core 20 are then fed to the extruder E2.
  • the cable sheath is extruded around the buffer tube or around the rigid core.
  • mixture Gl used as a jacket material is doing in the container B2 used.
  • the mixture G1 in turn represents a mixture of a polymer with a dry water glass, the proportion of the dry water glass in the total mass of the mixture being more than 5% and less than 70%.
  • the mass fraction of the dry water glass in the total mass of the mixture G1 is preferably between 20% and 40%.
  • FIG. 6 shows a further possibility for producing a mixture G2 which can be used in particular as a jacket material but also as a shell material for the sheath of a loose tube or as a sheathing material for the protective sheath of a hard core.
  • a container B2 is connected to a container B3.
  • the dry water glass T is predispersed with a polymer P2.
  • the polymer P2 thus serves as a carrier material (batch).
  • the polymer P2 is very low viscosity compared to the polymer P1, so that the sodium or potassium silicates of the dry water glass T distribute well in the mixture G2.
  • the mixture G2 is then admixed with the actual shell or shell polymer P1.
  • the mass fraction of the sodium or potassium silicates in the total mass of the mixture is between 5% and 70% and preferably between 20% and 40%.

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Abstract

Ein optisches Kabel umfasst mindestens ein optisches Übertragungselement (10), das mindestens einen Lichtwellenleiter (11) enthält, der von einer Hülle (12) umgeben ist. Das optische Übertragungselement (10) ist von einem Kabelmantel (300) umgeben. Zur Reduzierung einer Brandausbreitung bei einem Kabelbrand enthält insbesondere der Kabelmantel (300) ein Polymer, dem ein Trockenwasserglas beigemischt ist. Als Trockenwassergläser werden Natrium- oder Kaliumsilikate verwendet, deren Masseanteil an der Gesamtmasse des Mantelmaterials zwischen 20 % und 40 % beträgt. Durch Verwendung eines Trockenwasserglases in einem Mantelmaterial kommt es bei einem Brand zu einer Glasierung des verbrannten Materials und somit zu einer deutlich verminderten Sauerstoffzufuhr des noch unverbrannten Materials, wodurch eine weitere Brandausbreitung gehemmt wird.

Description

Beschreibung
Optisches Kabel und Verfahren zum Herstellen eines optischen Kabels
Die Erfindung betrifft ein optisches Kabel sowie ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Kabels, bei dem ein optisches Übertragungselement von einem Kabelmantel umgeben ist.
Ein optisches Kabel weist im Allgemeinen mindestens ein optisches Übertragungselement auf, das einen oder mehrere Lichtwellenleiter enthält. Bei einem optischen Kabel mit Bündeladern sind mehrere Lichtwellenleiter als ein Bündel angeordnet, die von einer rohrförmigen Schutzhülle umgeben sind. In- nerhalb einer Kabelseele des optischen Kabels befinden sich mehrere derartige Bündeladern. Bei einem optischen Kabel mit Festadern wird die Kabelseele aus mehreren Lichtwellenleitern gebildet, die jeweils von einer festen Schutzhülle umgeben sind. Die Kabelseele wird bei beiden Kabelarten im Allgemei- nen von einem Kabelmantel geschützt.
Sowohl für den Kabelmantel als auch für die rohrförmigen Schutzhüllen der Bündeladern und die Schutzhüllen der Festadern werden thermoplastische Materialien verwendet. Das Brandverhalten derartiger thermoplastischer Materialien, insbesondere der Mantelmaterialien von optischen Kabeln, die als Innenkabel in Gebäuden eingesetzt werden, unterliegt hohen und komplexen Prüfanforderungen. Diese sind bezogen auf die Brandgefahr, die Brandentwicklung, die Brandausweitung und die durch den Brand entstehenden Verbrennungsprodukte und Rückstände in strengen Normen und Messmethoden festgelegt. Um das Brandverhalten von thermoplastischen Materialien zu verbessern werden im Allgemeinen mineralische Flammschutzmittel eingesetzt. Die thermoplastischen Materialien werden dabei mit mineralischen flammwidrigen Füllstoffen angereichert. Aluminiumhydroxid und Magnesiumhydroxid stellen bei weitem den größten Anteil an solchen mineralischen flammwidrigen Füllstoffen dar. Die genannten Mineralien gehören zu den aktive Flammschutzmitteln. Bei einem Brand setzt das Aluminiumhydroxid oder das Magnesiumhydroxid Wasserdampf frei, der die Brandgase verdünnt. Durch die Verdampfungsenthalpie wird dem System Wärme entzogen, wodurch der Brand reduziert wird.
Neben Aluminiumhydroxid und Magnesiumhydroxid werden in speziellen Fällen auch so genannte Huntite, wie Magnesiumcarbo- nate oder Calciumcarbonate, als auch Hydromagnesite, wie
Magnesiumhydroxycarbonate, eingesetzt. Derartige mineralische Füllstoffe sind nicht brennbar und dienen dazu die thermoplastischen brennbaren Materialien zu verdünnen.
Um bei Verwendung von mineralischen Füllstoffen einen flammwidrigen Effekt zu erzielen, ist für diese Füllstoffe ein sehr hoher Füllstoffanteil notwendig. Um die hohen Brandanforderungen zu erfüllen müssen beispielsweise Masseanteile von 50 % bis 60 % Füllstoff in den thermoplastischen Materia- lien vorhanden sein. Je höher der Masseanteil des Füllstoffs in einem Polymermaterial ist, desto härter werden die thermoplastischen Materialien. Bei Verwendung von hochgefüllten Polymeren werden die mechanischen Eigenschaften des Polymermaterials, wie Schmelzindex, Schlagzähigkeit, Reißdehnung und allgemeine Verarbeitbarkeit negativ beeinflusst.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein optisches Kabel anzugeben, bei dem ein Hüllmaterial .einer Hülle gute Verarbeitungs- und brandhemmende Eigenschaften aufweist. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Kabels anzugeben, bei dem ein Hüllmaterial einer Hülle gute Verarbeitungs- und brand- hemmende Eigenschaften aufweist.
Die Aufgabe in Bezug auf das optische Kabel wird gelöst durch ein optisches Kabel mit mindestens einem optischen Übertragungselement, das mindestens einen Lichtwellenleiter umfasst, und mit einer Hülle, die das optische Übertragungselement umgibt. Die Hülle weist ein Hüllmaterial auf, das ein Polymer und ein Trockenwasserglas enthält, wobei der Masseanteil des Trockenwasserglases an der Gesamtmasse des Hüllmaterials zwischen 20 % und 40 % beträgt.
Bei einer Ausführungsform des optischen Kabels ist vorgesehen, dass das Trockenwasserglas Natriumsilikat enthält. Das Natriumsilikat kann ein Molmassenverhältnis von SiO2 : Na2O von 3,0 : 3,2 aufweisen. Das Natriumsilikat kann auch ein Molmassenverhältnis von SiO2 : Na2O von 1,9 : 2,1 aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des optischen Kabels enthält das Trockenwasserglas Kaliumsilikat. Vorzugsweise weist das Kaliumsilikat ein Molmassenverhältnis von SiO2 : K2O von 3,0 : 3,3 auf .
Eine Weiterbildung des optischen Kabels sieht vor, dass das Polymer Polyethylen, Polypropylen, Polybutylenterephtalat, Polycarbonat, Acryl-Butadien-Styrol-Copolymer, Polyamid, Po- lyvinylchlorid, Polyurethan, Ethylentetrafluorethylen oder Elastomere enthält. Gemäß einer anderen Ausführungsform enthält das Hüllmaterial ein Mineral. Das Hüllmaterial enthält vorzugsweise Aluminiumhydroxid oder Magnesiumhydroxid. Das Hüllmaterial kann auch Huntite enthalten. Vorzugsweise enthält das Hüllmaterial Mag- nesiumcarbonat oder Kalziumcarbonat . Des Weiteren kann das Hüllmaterial Hydromagnesite enthalten. Als eine weitere Möglichkeit kann das Hüllmaterial Magnesiumhydroxycarbonat enthalten.
Die Hülle des optischen Kabels ist vorzugsweise als ein Kabelmantel des optischen Kabels ausgebildet.
Gemäß einer Weiterbildung ist das mindestens eine optische Übertragungselement als eine Bündelader ausgebildet, bei der mehrere Lichtwellenleiter von einer weiteren Hülle umgeben sind, die das Hüllmaterial enthält. Die weitere Hülle der Bündelader ist von dem Kabelmantel umgeben.
Gemäß einer anderen Ausgestaltungsform des optischen Kabels ist das mindestens eine optische Übertragungselement als eine Festader ausgebildet, bei der genau ein Lichtwellenleiter von einer Schutzhülle umgeben ist, die das Hüllmaterial enthält. Die Schutzhülle der Festader ist von dem Kabelmantel umgeben.
Das mindestens eine optische Übertragungselement kann auch als ein Faserbändchen ausgebildet sein, das mehrere Lichtwellenleiter umfasst. Das Faserbändchen ist bei dieser Ausführung von dem Kabelmantel umgeben.
Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Kabels angegeben. Das Verfahren sieht das Bereitstellen eines Gemisches, das ein Polymer und ein Trockenwasserglas enthält, vor, wobei ein Masseanteil des Trockenwasserglases an einer Gesamtmasse des Gemisches zwischen 20 % und 40 % beträgt. Dieses Gemisch wird erwärmt. Des Weiteren wird mindestens ein optisches Übertragungselement bereitgestellt, das mindestens einen Lichtwellenleiter enthält. Das erwärmte Ge- misch wird um das mindestens eine optische Übertragungselement zur Formung eines Kabelmantels extrudiert.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Gemisch durch Mischen eines Pulvers des Tro- ckenwasserglases mit dem Polymer bereitgestellt wird.
Eine weitere Möglichkeit zur Bereitstellung des Gemisches besteht darin, ein Trägergemisch durch Vordispergieren eines Pulvers des Trockenwasserglases mit einem weiteren Polymer bereitzustellen, wobei das weitere Polymer niederviskoser als das Polymer ist, und das Trägergemisch mit dem Polymer zu mischen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist vor- gesehen, dass als Trockenwasserglas Natriumsilikat oder Kaliumsilikat verwendet wird.
Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Natriumsilikat mit einem Molmassenverhältnis von SiO2 : Na2O von 3,0 : 3,2 oder SiO2 : Na2O von 1,9 : 2,1 verwendet. Kaliumsilikat wird vorzugsweise mit einem Molmassenverhältnis von SiO2 : K2O von 3,0 : 3,3 verwendet.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens wird das mindestens eine optische Übertragungselement in Form einer Bündelader bereitgestellt. Dazu werden mehrerer Lichtwellenleiter zu einem Bündel angeordnet . Das erwärmte Gemisch wird um die meh- reren Lichtwellenleiter zur Formung einer Schutzhülle der Bündelader extrudiert.
Bei einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird das min- destens eine optische Übertragungselement in Form einer Fest- ader bereitgestellt. Dazu wird ein Lichtwellenleiter bereitgestellt, um den das erwärmte Gemisch zur Formung einer Schutzhülle der Festader extrudiert wird.
Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass das Bereitstellen des mindestens einen optischen Übertragungselementes durch Anordnen mehrerer Lichtwellenleiter zu einem Faserbändchen erfolgt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren, die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zeigen, näher erläutert .
Es zeigen:
Figur 1 eine Ausführungsform eines lagenverseilten optischen Kabels mit Bündeladern,
Figur 2 eine Ausführungsform eines optisches Kabels mit Fest- ädern,
Figur 3 eine Ausführungsform eines optisches Kabel, das als ein Anschlusskabel verwendet wird,
Figur 4 eine Ausführungsform eines optisches Kabel als Bändchenkabel, Figur 5 eine Vorrichtung zur Herstellung eines optischen Kabels,
Figur 6 eine Vorrichtung zur Herstellung eines Gemisches ei- nes Hüllmaterials.
Erfindungsgeraäß wird vorgeschlagen Polymere, die im Allgemeinen als Materialien für einen Kabelmantel eines optischen Kabels verwendet werden, mit so genannten Trockenwassergläsern zu versetzen. Die Figuren 1 bis 4 zeigen Kabelkonstruktionen, bei denen insbesondere für die Kabelmäntel thermoplastische Materialien mit eingemischten Trockenwassergläsern verwendet werden können.
Figur 1 zeigt ein lageverseiltes optisches Kabel mit Bündeladern. Eine Kabelseele 100 weist ein Zugentlastungselement 1 auf, um das mehrere optische Übertragungselemente 10 angeordnet sind. Die optischen Übertragungselemente 10 sind als Bündeladern ausgeführt und umfassen mehrere Lichtwellenleiter 11, die von einer rohrförmigen Schutzhülle 12 umgeben sind.
Die Kabelseele 100 wird von einem Kabelmantel 300 geschützt. ~
Erfindungsgemäß enthält insbesondere der Kabelmantel 300 ein Polymer, in das Trockenwassergläser eingemischt sind. Ein derartiges flammhemmendes Gemisch aus einem Polymer und einem Trockenwasserglas kann auch für die Hüllen 12 der Bündeladern verwendet werden. Als Polymer kann dabei eines der nachfolgend genannten Materialien wie PE (Polyethylen) , PP (Polypropylen) , PBT (Polybutylenterephtalat) , PC (Polycarbonat) , ABS (Acyl-Butadien-Styrol-Copolymer) , PA (Polyamid) , PVC (Polyvinylchlorid) , PU (Polyurethan) , ETFE (Ethylentetrafluorethy- len) und Elastomere oder eine Kombination davon verwendet werden. Als Trockenwassergläser werden Natriumsilikate oder Kaliumsilikate eingesetzt. Die Natriumsilikate weisen dabei vorzugsweise ein Molmassenverhältnis von SiO2 : Na2O von 3,0 : 3,2 beziehungsweise SiO2 : Na2O von 1,9 : 2,1 auf. Kaliumsilikate werden bevorzugt mit einem Molmassenverhältnis von SiO2 : K2O von 3,0 : 3,3 verwendet. Derartige Trockenwassergläser vom Typ Cupanone wie Cupanon TR, Cupanon DI und Cupanon POT sind beispielsweise von Silinwerk van Baerle & Co GmbH, Woellner-Werke GmbH & Co. KG, Cognis Deutschland GmbH & Co. KG oder PQ Germany GmbH erhältlich.
Die genannten Trockenwassergläser können leicht in thermoplastischen Polymeren Verwendung finden. Der Masseanteil der genannten Silikate kann je nach Anwendung zwischen 5 % und 70 % betragen, er beträgt vorzugsweise jedoch zwischen 20 % und 40 %. Bei der Verwendung von Trockenwassergläsern mit den oben angegebenen Masseanteilen in einem Polymer bleiben die mechanischen Eigenschaften des Polymers, in das die Trockenwassergläser eingemischt werden, weitestgehend erhalten.
Des Weiteren weist ein derartiges Materialgemisch besonders -brandhemmende Eigenschaften auf. Im Brandfall werden bei Mischungen dieser Art die Glasbestandteile bei Temperaturen o- berhalb von 600 Grad Celsius weich und die Salze vergrößern ihre Oberfläche. Die Kunststoffbestandteile an der Oberfläche verbrennen teilweise und beginnen mit der Glasschicht eine geschlossene Karbidschicht beziehungsweise thermische Schutzschicht auszubilden. Es entstehen somit anorganische keramische Produkte, die nicht mehr brennbar sind. Die thermische Schutzschicht löst sich erst bei circa 900 Grad Celsius durch ein Zerfließen der Glasschicht allmählich auf. Sie wird jedoch durch die Karbidschicht an einem Wegfließen gehindert. Das erfindungsgemäße Flammschutzmittel bewirkt somit eine stabile Verkohlung, Verkrustung beziehungsweise Glasierung des verbrannten Materials. Dadurch wird ein Auf- beziehungsweise Abplatzen der sich bildenden Schutzschicht vermieden. Darüber hinaus werden bei der Zersetzung von flammwidrigen Materialien, die die genannten Trockenwassergläser enthalten, dem Verbrennungsprozess des Kunststoffs beträchtliche Wärmemengen entzogen. Das thermoplastische Material wird dadurch vor einem schnellen thermischen Abbau geschützt. Die Bildung brennbarer Zersetzungsprodukte wird gehemmt und der entstehende Wasserdampf verdrängt den Sauerstoff und wirkt dadurch als Schutzgas. Somit kann die Brandausbreitung reduziert werden.
Neben der Verwendung von thermoplastischen Materialien mit eingemischten Trockenwassergläsern lassen sich die Trockenwassergläser auch mit herkömmlichen Flammschutzmitteln, beispielsweise mit mineralischen Flammschutzmitteln, kombinieren.
Figur 2 zeigt ein optisches Kabel, bei dem -die Kabelseele 100 mehrere optische Übertragungselemente 20 umfasst, die als Festadern ausgebildet sind. Ein Lichtwellenleiter 21 ist von einer Schutzhülle 22 umgeben. Die Kabelseele 100 wird von ei- nem Kabelmantel 300 geschützt. Die Innenseite des Kabelmantels ist durch ein Quellvlies 200 von der Kabelseele getrennt. Beim Eindringen von Wasser in das Kabel quillt das Vliesmaterial auf und dichtet die füllmassenfreie Kabelseele ab. Des Weiteren hält das Vliesmaterial beim Extrudieren des Kabelmantels die dabei herrschenden hohen Temperaturen von der Kabelseele ab. Neben der Verwendung des erfindungsgemäßen Gemisches aus einem Polymer und einem Trockenwasserglas für den Kabelmantel, lässt sich ein derartiges Gemisch auch für die Schutzhülle 21 der Festadern einsetzen. Das Gemisch kann in den oben angegebenen Ausführungsformen verwendet werden.
Figur 3 zeigt zwei Kabelenden eines Anschlusskabels. Die bei- den Kabelenden sind über eine Stegverbindung 500 miteinander verbunden. Jedes der beiden Kabelenden enthält in seinem Inneren eine Festader 20, die einen Lichtwellenleiter 21 und eine Schutzhülle 22 umfasst. Zwischen der Festader 20 und einem Kabelmantel 300 befindet sich ein Zugentlastungselement 400, das beispielsweise Aramid enthält. Insbesondere der Kabelmantel 300 aber auch die Schutzhülle 22 der Festader enthalten das erfindungsgemäße brandhemmende Gemisch aus einem Polymer und einem Trockenwasserglas, in den oben angegebenen Ausführungsformen .
Figur 4 zeigt ein optisches Kabel, das als Bändchenkabel ausgebildet ist. Lichtwellenleiter 31 sind in einer Reihe nebeneinander angeordnet und von einem Zugentlastungselement 400 umgeben. Um das Zugentlastungselement ist ein Kabelmantel 300 extrudiert . Bei dieser Anordnung umfasst lediglich der Kabelmantel das -erfindungsgemäße Gemisch aus einem Polymer und einem Trockenwasserglas, das in den oben angegebenen Ausführungsformen einsetzbar ist.
Neben den guten Brandschutzeigenschaften weisen Trockenwassergläser noch weitere Vorteile auf. So lassen sich die Trockenwassergläser leicht in die gebräuchlichen Kunststoffe einmischen. Sie stellen ein kostengünstiges Material mit einem hohen Gebrauchswert dar. Des Weiteren lassen sich die Trockenwassergläser als Füllstoffe für beliebige thermoplastische Materialien einsetzen. Sie sind umweltverträglich und recycelbar und darüber hinaus nicht korrosiv. Figur 5 zeigt eine Anordnung zur Herstellung des erfindungsgemäßen optischen Kabels mit einer Bündel- oder Festader. Der Einfachheit halber sind in der Figur 5 nur die beiden Extruder El und E2 dargestellt, mit denen um die Lichtwellenleiter eine Schutzhülle extrudiert wird beziehungsweise um die optischen Übertragungselemente ein Kabelmantel extrudiert wird.
Ein Behälter Bl und ein Behälter B2 sind mit einem Extruder El und einem Extruder E2 verbunden. Die beiden Behälter ent- halten ein Gemisch aus einem Polymer Pl und einem Trockenwasserglas T. Als Trockenwassergläser werden Natrium- oder Kaliumsilikate verwendet, die dem Polymer als Pulver beigemischt werden. Das Mischungsverhältnis wird dabei so gewählt, dass der Masseanteil der genannten Silikate zwischen 5 % und 70 %, vorzugsweise jedoch zwischen 20 % und 40 % an der Gesamtmasse des Gemischs Gl beträgt. Das Gemisch Gl wird in beiden Behältern erwärmt, sodass sich in den Behältern Bl und B2 eine Polymerschmelze ausbildet.
Dem Extruder El wird zur Herstellung einer Bündelader ein LichtweHenleiter 11 beziehungsweise zur Herstellung einer Festader ein Lichtwellenleiter 21 zugeführt. Bei Herstellung einer Bündelader werden mehrere der Lichtwellenleiter 11 zu einem Bündel angeordnet. Innerhalb des Extruders El wird eine Hülle, die das Gemisch Gl aufweist, um das Lichtwellenleiterbündel extrudiert. Bei Fertigung einer Festader wird im Extruder El um die Festader 21 eine Schutzhülle extrudiert, die das Gemisch Gl enthält.
Die Bündelader 10 beziehungsweise die Festader 20 werden anschließend dem Extruder E2 zugeführt. In dem Extruder E2 wird der Kabelmantel um die Bündelader oder um die Festader extrudiert . Als Mantelmaterial wird dabei das in dem Behälter B2 befindliche Gemisch Gl verwendet. Das Gemisch Gl stellt wiederum eine Mischung eines Polymers mit einem Trockenwasserglas dar, wobei der Anteil des Trockenwasserglases an der Gesamtmasse des Gemisches mehr als 5 % und weniger als 70 % be- trägt. Vorzugsweise liegt der Masseanteil des Trockenwasserglases an der Gesamtmasse des Gemisches Gl zwischen 20 % und 40 %.
Figur 6 zeigt eine weitere Möglichkeit zur Herstellung eines Gemisches G2, das insbesondere als Mantelmaterial aber auch als Hüllmaterial für die Hülle einer Bündelader oder als Hüllmaterial für die Schutzhülle einer Festader verwendbar ist. Ein Behälter B2 ist dazu mit einem Behälter B3 verbunden. In dem Behälter B2 wird das Trockenwasserglas T mit ei- nem Polymer P2 vordispergiert . Das Polymer P2 dient somit als Trägermaterial (Batch) . Das Polymer P2 ist gegenüber dem Polymer Pl sehr niederviskos, sodass sich die Natrium- beziehungsweise Kaliumsilikate des Trockenwasserglases T gut in dem Gemisch G2 verteilen. Das Gemisch G2 wird anschließend dem eigentlichen Mantel- beziehungsweise Hüllpolymer Pl zugemischt. Dabei beträgt -der Masseanteil der Natrium- beziehungsweise Kaliumsilikate an der Gesamtmasse des Gemischs zwischen 5 % und 70 % und vorzugsweise zwischen 20 % und 40 %.
Bezugszeichenliste
1 Zugentlastungseletnent 10 Bündelader 11 Lichtwellenleiter
12 Aderhülle
20 Festader
21 Lichtwellenleiter
22 Schutzhülle 30 Faserbändchen
31 Lichtwellenleiter
100 Kabelseele
200 Quellvlies
300 Kabelmante1 400 Zugentlastungselement
500 Stegverbindung
B Behälter
E Extruder
G Gemisch P Polymer
T Trockenwasserglas

Claims

Patentansprüche
1. Optisches Kabel
- mit mindestens einem optischen Übertragungselement (10, 20, 30) , das mindestens einen Lichtwellenleiter (11, 21, 31) um- fasst,
- mit einer Hülle (300) , die das optische Übertragungselement (10, 20, 30) umgibt,
- bei dem die Hülle (300) ein Hüllmaterial, das ein Polymer und ein Trockenwasserglas enthält, aufweist, wobei der Masseanteil des Trockenwasserglases an der Gesamtmasse des Hüllmaterials zwischen 20 % und 40 % beträgt.
2. Optisches Kabel nach Anspruch 1, bei dem das Trockenwasserglas Natriumsilikat enthält.
3. Optisches Kabel nach Anspruch 2 , bei dem das Natriumsilikat ein Molmassenverhältnis von SiO2 : Na2O von 3,0 : 3,2 aufweist.
4. Optisches Kabel nach Anspruch 2, bei dem das Natriumsilikat ein Molmassenverhältnis von SiO2 : Na2O von 1,9 : 2,1 aufweist.
5. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Trockenwasserglas Kaliumsilikat enthält.
6. Optisches Kabel nach Anspruch 5, bei dem das Kaliumsilikat ein Molmassenverhältnis von SiO2 : K2O von 3,0 : 3,3 aufweist.
7. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Polymer Polyethylen, Polypropylen, Polybutylente- rephtalat, Polycarbonat , Acryl-Butadien-Styrol-Copolymer, Polyamid, Polyvinylchlorid, Polyurethan, Ethylentetrafluorethy- len oder Elastomere enthält .
8. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das Hüllmaterial ein Mineral enthält.
9. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem das Hüllmaterial Aluminiumhydroxid oder Magnesiumhydroxid enthält .
10. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem das Hüllmaterial Huntite enthält.
11. Optisches Kabel nach Anspruch 10, bei dem das Hüllmaterial Magnesiumcarbonat oder Kalziumcarbo- nat enthält .
12. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem das Hüllmaterial Hydromagnesite enthält.
13. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem das Hüllmaterial Magnesiumhydroxycarbonat enthält.
14. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem die Hülle als ein Kabelmantel (300) des optischen Kabels ausgebildet ist.
15. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem das mindestens eine optische Übertragungselement als eine Bündelader (10) ausgebildet ist, bei der mehrere Licht- Wellenleiter (11) von einer weiteren Hülle (12) umgeben sind, die das Hüllmaterial enthält,
- bei dem die weitere Hülle (12) der Bündelader von dem Kabelmantel (300) umgeben ist.
16. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
- bei dem das mindestens eine optische Übertragungselement als eine Festader (20) ausgebildet ist, bei der genau ein Lichtwellenleiter (21) von einer Schutzhülle (22) umgeben ist, die das Hüllmaterial enthält,
- bei dem die Schutzhülle (22) der Festader (20) von dem Kabelmantel (300) umgeben ist.
17. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 16, - bei dem das mindestens eine optische Übertragungselement als ein Faserbändchen (30) ausgebildet ist, das mehrere Lichtwellenleiter (31) umfasst,
- bei dem das Faserbändchen (30) von dem Kabelmantel (300) umgeben ist.
1-8. Verfahren zur Herstellung eines optischen Kabels, umfassend die folgenden Schritte:
- Bereitstellen eines Gemisches (Gl, G2) , das ein Polymer (Pl) und ein Trockenwasserglas (T) enthält, wobei ein Masse- anteil des Trockenwasserglases an einer Gesamtmasse des Gemisches (Gl, G2) zwischen 20 % und 40 % beträgt,
- Erwärmen des Gemisches (Gl, G2) ,
- Bereitstellen mindestens eines optischen Übertragungselementes (10, 20, 30) , das mindestens einen Lichtwellenleiter (11, 21, 31) enthält,
- Extrudieren des erwärmten Gemisches (Gl, G2) um das mindestens eine optische Übertragungselement (10, 20, 30) zur Formung eines Kabelmantels (300) .
19. Verfahren nach Anspruch 18, umfassend die folgenden Schritte:
Bereitstellen des Gemisches (Gl) durch Mischen eines Pulvers des Trockenwasserglases (T) mit dem Polymer (Pl) .
20. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem das Bereitstellen des Gemisches (G2) folgende Schritte umfasst: - Bereitstellen eines Trägergemisches (G3) durch Vordisper- gieren eines Pulvers des Trockenwasserglases (T) mit einem weiteren Polymer (P2) , wobei das weitere Polymer niederviskoser als das Polymer (Pl) ist,
- Mischen des Trägergemisches (G3) mit dem Polymer (Pl) .
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, bei dem als Trockenwasserglas Natriumsilikat oder Kaliumsilikat verwendet wird.
22. Verfahren nach Anspruch 21, bei dem das Natriumsilikat mit einem Molmassenverhältnis von SiO2 : Na2O von 3,0 : 3,2 oder SiO2 : Na2O von 1,9 : 2,1 verwendet wird.
23. Verfahren nach Anspruch 21, bei dem Kaliumsilikat mit einem Molmassenverhältnis von SiO2 : K2O von 3,0 : 3,3 verwendet wird.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 23, umfassend das Bereitstellen des mindestens einen optischen Übertragungselementes in Form einer Bündelader (10) durch Durchführen der folgenden Schritte :
- Anordnen mehrerer Lichtwellenleiter (11) zu einem Bündel, - Extrudieren des erwärmten Gemisches (Gl, G2) um die mehreren Lichtwellenleiter (11) zur Formung einer Schutzhülle (12) der Bünde1ader.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 23, umfassend das Bereitstellen des mindestens einen optischen Übertragungselementes in Form einer Festader (20) durch Durchführen der folgenden Schritte:
- Bereitstellen eines Lichtwellenleiters (21) , - Extrudieren des erwärmten Gemisches (Gl, G2) um den Lichtwellenleiter (21) zur Formung einer Schutzhülle (22) der Festader.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 25, umfassend das Bereitstellen des mindestens einen optischen Übertragungselementes durch Anordnen mehrerer Lichtwellenleiter (31) zu einem Faserbändchen (30) .
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